《电气控制与PLC》(2).ppt

学习情景引入：,1、什么是低压电器？,2、低压电器的主要部件？,3、低压配电电器的主要作用是什么？,4、低压控制电器的主要作用是什么？,5、继电器的主要作用是什么？,6、常用的无触点电器有哪些？,7、控制对象电动机的工作原理,第1章常用低压电器,1.1低压电器基础,1.2电磁机构及执行机构,1.3低压配电电器,1.4低压控制电器,1.5继电器,1.6无触点电器,1.7电动机,1.1低压电器基础,1.1.1分类按电器的用途分：控制电器和保护电器按电器的动作方式分：手动电器和自动电器按有无触点分：有触点电器和无触点电器按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器。,（1）额定工作电流（2）额定发热电流（3）额定封闭发热电流（4）额定持续发热电流,1.1.2主要技术参数1额定电流,2额定电压,（1）额定工作电压（2）额定绝缘电压（3）额定脉冲耐受电压,3操作频率及通电持续率4机械寿命和电气寿命,1.1.3使用注意事项在选择时首先考虑安全原则，其次是经济性，另外，在选择低压电器时还应注意以下几点。,（1）了解电器的正常工作条件（2）了解电器的主要技术性能（3）明确控制对象及使用环境（4）明确相关的技术数据,1.1.4型号表示法,1.2.1电磁机构电磁机构将电磁能转换为机械能并带动触头动作。组成：电磁机构一般由铁芯、衔铁及线圈等几部分组成。原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。,铁芯,衔铁,线圈,1.2电磁机构及执行机构,交流：硅钢片叠加直流：整块铸铁或铸钢,直动式转动式,电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。交流线圈：短而粗，有骨架。直流线圈：细而长，无骨架。,短路环减小衔铁吸合时产生的振动和噪音。,1.2电磁机构及执行机构,1.2.2触点系统触点系统通过触点的开合控制电路通、断。类型材料：一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银质材料制成,桥式触点,指形触点,1.2电磁机构及执行机构,1.2.3灭弧系统电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于10V，电流超过80mA时，触头间会产生蓝色的光柱，即电弧。电弧的危害：延长了切断故障的时间；高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；形成飞弧造成电源短路事故。灭弧措施：吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料。,1.2电磁机构及执行机构,深圳职业学院,1.3低压配电电器,1.3.1刀开关作用：隔离电源，不频繁通断电路分类：按刀的级数分:单极、双极和三极按灭弧装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置按刀的转换方向分为：单掷和双掷按接线方式分为：板前接线和板后接线按操作方式分为：手柄操作和远距离联杆操作按有无熔断器分：带熔断器和不带熔断器,1.3.1刀开关1.开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关）作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。结构图和符号：,1.3低压配电电器,1.3低压配电电器,1.3.1刀开关2.带熔断器式刀开关用作电源开关、隔离开关和应急开关，并作电路保护用。,1.3.1刀开关3.负荷开关(1)开启式负荷开关用途：作不频繁带负荷操作和短路保护用。结构：由刀开关和熔断器组合成。瓷底板上装有进线座、静触头、熔丝、出线座及刀片式动触头，工作部分用胶木盖罩住，以防电弧灼伤人手。分类：单相双极和三相三极两种,1.3低压配电电器,1.3.1刀开关3.负荷开关(2)封闭式负荷开关（铁壳开关）作用：手动通断电路及短路保护。,1.3低压配电电器,作用：短路和严重过载保护应用：串接于被保护电路的首端优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻图形符号：分类：,1.3低压配电电器1.3.2低压熔断器,瓷插式熔断器,1.3低压配电电器1.3.2低压熔断器,1.3.2低压熔断器,1.3.2低压熔断器,1.3.2低压熔断器,1.3.2低压熔断器,1.3.2低压熔断器,1.3.2低压熔断器,1特点及用途常用熔断器的特点及用途如表1-1所示。2主要参数低压熔断器的主要参数如下：（1）熔断器的额定电流Ige；（2）熔体的额定电流ITe（3）熔体的熔断电流Ib（4）熔断器的断流能力Id,1.3.2低压熔断器,3选型熔断器的选型主要是选择熔断器的形式、额定电流、额定电压以及熔体额定电流。熔体额定电流的选择是熔断器选择的核心，其选择方法如表1-2所示。,1.3.2低压熔断器,4注意事项在安装、更换熔体时，一定要切断电源，将刀开关拉开，不要带电作业，以免触电。熔体烧坏后，应换上和原来同材料、同规格的熔体，千万不要随便加粗熔体，或用不易熔断的其他金属丝去替换。,1.3.3低压断路器功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路及失压时自动分断电路。特点：操作安全，分断能力较高。分类：框架式（万能式）和塑壳式（装置式）结构：触点系统、灭弧装置、保护装置、操作机构。,1.3低压配电电器,1.3.3低压断路器,2工作原理低压断路器的工作原理如图1-8所示。图中低压断路器的3对主触点串联在被保护的三相主电路中，由于搭钩钩住弹簧，使主触点保持闭合状态。当线路正常工作时，电磁脱扣器中线圈所产生的吸力不能将它的衔铁吸合。当线路发生短路时，电磁脱扣器的吸力增加，将衔铁吸合，并撞击杠杆，把搭钩顶上去，在弹簧的作用下切断主触点，实现了短路保护。当线路上电压下降或失去电压时，欠电压脱扣器的吸力减小或失去吸力，衔铁被弹簧拉开，撞击杠杆，把搭钩顶开，切断主触点，实现了失压保护。当线路过载时，热脱扣器的双金属片受热弯曲，也把搭钩顶开，切断主触点，实现了过载保护。,1.3.3低压断路器,万能式低压断路器结构图,塑壳式低压断路器原理图,1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器7按钮,塑壳式低压断路器原理图,1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器7按钮,线路短路或严重过载保护,塑壳式低压断路器原理图,1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器7按钮,远距离跳闸，对电路不起保护作用,塑壳式低压断路器原理图,1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器7按钮,线路过载保护,塑壳式低压断路器原理图,1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器7按钮,电动机的失压保护,1.3.4漏电保护开关,漏电保护开关是一种最常用的漏电保护电器，如图1-10所示。它既能控制电路的通与断，又能保证其控制的线路或设备发生漏电或人身触电时迅速自动跳闸，切断电源，从而保证线路或设备的正常运行及人身安全。1结构漏电保护开关由零序电流互感器、漏电脱扣器、开关装置3部分组成。零序电流互感器用于检测漏电流；漏电脱扣器将检测到的漏电流与一个预定基准值比较，从而判断漏电保护开关是否动作；开关装置通过漏电脱扣器的动作来控制被保护电路的闭合或分断。,1.3.4漏电保护开关,2保护原理漏电保护开关的原理图如图1-11所示。正常情况下，漏电保护开关所控制的电路没有发生漏电和人身触电等接地故障时，I相=I负=I零（I相为相线上的电流，I负为负载电流，I零为零线上的电流），故零序电流互感器的二次回路没有感应电流信号输出，也就是检测到的漏电电流为零，开关保持在闭合状态，线路正常供电。,1.3.4漏电保护开关,3技术参数漏电保护开关的技术参数如下。额定电压（V），规定为220V或380V。额定电流（A），开关主触点允许通过的最大电流（即电路允许通过的最大电流）。额定动作电流（mA），漏电保护开关必须动作跳闸时的漏电流。额定不动作电流（mA），开关不应动作的漏电流，一般为额定动作电流的一半。动作时间（s），从发生漏电到开关断开的时间，快速型在0.2s以下，延时型一般为0.22s。消耗功率（W），开关内部元件正常情况下所消耗的功率。,低压控制电器是指完成各种控制所用的电器，广泛应用于电力拖动系统和自动控制系统，包括主令电器、接触器、各种继电器等。这些控制电器要求工作准确可靠、操作频率高、寿命长、体积小、质量轻、结构坚固、电气和机械寿命长。,1.4低压控制电器,作用：发送控制命令或信号的电器分类：控制按钮转换开关位置开关,1.4.1主令电器,1.4.1主令电器,1.控制按钮,1.控制按钮,1.4.1主令电器,2转换开关,2.转换开关,3.位置开关,触头系统：主触头、辅助触头常开触头（动合触头）常闭触头（动断触头）电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧,1.4.2接触器,1结构,接触器是一种适用于远距离频繁接通和断开交、直流主电路和控制电路的自动控制电器。,1.4.2接触器,交流接触器结构图,灭弧装置,2工作原理,线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。为防止铁心振动，需加短路环。,1.4.2接触器,1.4.2接触器,接触器的符号,3.常用接触器,（1）空气电磁式交流接触器,（2）机械联锁交流接触器,（3）切换电容接触器,（4）真空交流接触器,（6）智能化接触器,（5）直流接触器,用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。工作原理：与交流接触器基本相同。,3.常用接触器,（5）直流接触器,1.4.2接触器,4.接触器的主要技术指标,(1)根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型；(2)接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压；(3)吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级一致(当线路简单、使用电器较少时，可选用220V或380V；当线路复杂、使用电器较多或不太安全的场所，可选用36V、110V或127V)；(4)接触器主触点的额定电流1.3倍负载额定电流。(5)接触器的触点数量、种类应满足控制线路要求。(6)操作频率（每小时触点通断次数）:当通断电流较大及通断频率超过规定数值时，应选用额定电流大一级的接触器型号。否则会使触点严重发热，甚至熔焊在一起，造成电动机等负载缺相运行。,5.接触器的使用选择原则,作用：控制、放大、联锁、保护和调节分类：按用途分：控制和保护继电器按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力按动作时间分：瞬时、延时继电器特点：额定电流不大于5A,1.5继电器,继电器是一种根据某种输入信号的变化来接通或断开控制电路，实现控制作用的电器。,作用：电动机的过载保护,利用双金属片受热弯曲去推动杠杆使触头动作,利用电阻值随温度变化而变化的特性制成,利用过载电流发热使易熔合金熔化而使继电器动作,1.5.1热继电器,1.5继电器,型式：双金属片式,热敏电阻式,易熔合金式,结构：由发热元件、双金属片和触头及动作机构等部分组成。,1.结构,1.5.1热继电器,2.工作原理,1.5.1热继电器,双金属片式热继电器原理示意图,使用：作为电动机的过载保护，注意与熔断器的配合。选择：eRedeR：热继电器热元件的额定电流；ed：电动机的额定电流。,3.使用与选择,1.5.1热继电器,特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细分类：过电压继电器和欠电压继电器结构原理：与电流继电器类似,1.电压继电器,1.5.2电磁式继电器,2.电流继电器,特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。分类：过电流继电器、欠电流继电器,1.5.2电磁式继电器,2.电流继电器,1.5.2电磁式继电器,动作电流q：使电流继电器开始动作所需的电流值；返回电流f：电流继电器动作后返回原状态时的电流值；返回系数f：返回值与动作值之比，ff/q。,主要技术指标：,2.电流继电器,1.5.2电磁式继电器,作用：按整定时间长短通断电路分类：按构成原理分：电磁式电动式空气阻尼式晶体管式数字式按延时方式分：通电延时型断电延时型,1.5.3时间继电器,(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h),(a)线圈一般符号(b)通电延时线圈(c)断电延时线圈(d)通电延时闭合动合（常开）触点(e)通电延时断开动断（常闭）触点（f）断电延时断开动合（常开）触点（g）断电延时闭合动断（常闭）触点（h）瞬动触点,1.5.3时间继电器,符号,1.5.3时间继电器,1.5.3时间继电器,中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量。另外其触头的额定电流较大。,1.5.4中间继电器,作用：根据速度的大小通断电路结构：定子、转子和触头原理：与异步电动机类似参数：动作转速：120rpm复位转速：100rpm,1.5.5速度继电器,定子-由硅钢片迭成笼型空心圆环套在转子上，装有鼠笼型短路绕组。,符号,1.5.5速度继电器,转子-圆柱形永久磁铁，与电动机同轴连接。,1.5.5速度继电器,压力继电器,光电继电器,温度继电器,1.6其它继电器,接近开关,1.6其他继电器,1.7电动机,1.7.1三相交流异步电动机,1结构,（1）定子,三相异步电动机定子由机座（铸铁或铸钢制成）、圆筒形铁芯（由互相绝缘的硅钢片叠制而成）以及嵌放在铁芯内的三相对称定子绕组（接成星形或三角形）组成。,（2）转子,根据构造上的不同，三相异步电动机的转子可分为2种类型：笼型和绕线型。,（a）转子外形（b）笼型绕组（c）铸铝笼型绕组图1-30笼型转子,图1-31绕线转子异步电动机的构造,2工作原理,三相异步电动机转动原理如下：三相交流电通入定子绕组，产生旋转磁场。磁力线切割转子导条使导条两端出现感应电动势，闭合的导条中便有感应电流流过。在感应电流与旋转磁场相互作用下，转子导条受到电磁力并形成电磁转矩，从而使转子转动。,（1）旋转磁场的产生,（2）转动原理,3转向与转速（1）电动机正、反转,（a）绕组相序（b）t=0（c）t=60图1-34旋转磁场的反转,（2）电动机转速,旋转磁场转速n0。当旋转磁场具有p对磁极时，磁场的转速为n0=(60f1/p)(r/min),图1-35产生2对磁极的定子绕组,图1-36三相交流电流产生的旋转磁场（p=2）,转子转速n。转差率s。转子转速n与旋转磁场转速n0相差的程度用转差率s来表示，即s=(n0n)/n0,4铭牌数据（1）型号,（2）电压铭牌上所标的电压值是指电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压有效值。,（3）电流铭牌上所标的电流值是指电动机在额定运行时定子绕组的线电流有效值。,（4）功率与效率铭牌上所标的功率值是指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率值。一般笼型电动机在额定运行时的效率为72%93%，在额定功率的75%左右运行时效率最高。,（5）功率因数三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时为